锗浮动模式量子比特中的重空穴-轻空穴混合与自旋-光子耦合
Heavy-Hole--Light-Hole Mixing and Spin--Photon Coupling in Germanium Flopping-Mode Qubits
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中文总结 AI 辅助
该研究针对锗浮动模式量子比特，采用多带Luttinger-Kohn框架研究双量子点，发现重空穴-轻空穴混合可增强自旋-光子耦合，为锗空穴自旋量子比特与电路-QED架构提供新的可调耦合机制。
中文摘要 AI 辅助
锗的本征自旋-轨道相互作用可产生电活性浮动模式量子比特，无需磁场梯度即可实现自旋-电荷杂化。我们采用多带Luttinger-Kohn框架研究双量子点（DQDs），该框架平等保留重空穴（HH）与轻空穴（LH）态。通过生长方向上的有限约束势模拟垂直约束，使选定子带进入明显HH-LH混合的区域。这种混合通过LH-LH和LH-HH跃迁激活电偶极自旋耦合，补充了传统的HH-HH赝自旋翻转共振。在所考虑的参数集中，这些额外通道可产生比HH-HH跃迁更大的自旋-光子品质因子。因此，HH-LH混合为锗空穴自旋量子比特的量子比特-腔耦合提供了可调成分，并扩展了电路量子电动力学（circuit-QED）架构可用的工作区域。
英文摘要
Intrinsic spin--orbit interaction in germanium provides electrically active flopping-mode qubits without requiring magnetic-field gradients to generate spin--charge hybridization. We study double quantum dots (DQDs) with a multiband Luttinger--Kohn framework that retains heavy-hole (HH) and light-hole (LH) states on equal footing. Modeling vertical confinement with a finite confinement potential along the growth direction brings selected subbands into a regime of appreciable HH--LH mixing. This admixture activates electric-dipole spin-coupling through LH--LH and LH--HH transitions, complementing the conventional HH--HH pseudospin-flip resonance. For the parameter sets considered, these additional channels can produce larger spin--photon figures of merit than the HH--HH transition. HH--LH mixing thus supplies a tunable ingredient for qubit--cavity coupling in germanium hole-spin qubits and extends the operating regimes available to circuit-QED architectures.
发表机构
- University of Konstanz（康斯坦茨大学）
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